Linux 标准输入输出：Bash 重定向、错误流与管道练习

Shell 命令通常有标准输入（stdin）、标准输出（stdout）和标准错误（stderr）三个通道。在 Bash 中，< 从文件提供输入，> 与 >> 把标准输出写入文件，2> 保存标准错误；管道 | 把前一命令的标准输出接到后一命令的标准输入。跟踪每个通道的去向，就能理解为什么有些结果出现在屏幕上，有些只保存在文件中。

本课说明数据流的连接方式，成功或失败时是否运行下一条命令的 &&、|| 另见Shell 条件执行流程（英语）。以下采用 Bash 语法；其他 Shell 的扩展语法可能不同，不能把所有符号都按命令名理解。

先区分三个标准流

文件描述符是进程引用已打开输入或输出通道的编号。三个标准描述符通常为 0、1、2，最初常连接终端，但也可以连接文件、管道等对象：

两个输出通道在终端可能显示在一起，仍然是独立通道。> 默认只改变描述符 1，因此正常结果写进文件后，错误消息仍可能留在屏幕上。stderr 也不只用于致命错误，有些程序会把警告或进度信息写到这里，不能仅凭通道名称判断退出状态。

准备新目录并比较覆盖与追加

以普通用户在 Bash 中新建 linux-course-14-practice。同名目录若已存在，应换名并调整路径。逐条执行下面命令，mkdir 或 cd 失败就停止；pwd 应确认当前位置是新建的空目录。不要在已有资料的目录中直接继续，因为 > 通常会先清空已有目标再写入。

mkdir ~/linux-course-14-practice
cd ~/linux-course-14-practice
pwd

核对位置后，先写入两行，再用 >> 追加第三行。printf 中的 \n 表示换行，最后用 cat 检查：

printf 'alpha\nbeta\n' > source.txt
printf 'gamma\n' >> source.txt
cat source.txt

应依次看到 alpha、beta、gamma。第一个 > 不是先在屏幕显示再复制一份，而是把标准输出直接送到 source.txt；>> 在文件末尾添加，不清空前面的两行。目标不存在时，两者通常都会创建文件，前提是能够打开目标路径。

如果 Bash 启用了 noclobber，> 覆盖已有普通文件可能被拒绝。遇到保护或权限错误，应先核对目标，不要为了继续练习而改用强制覆盖；追加也会修改文件，不能当成完全没有风险的操作。

把文件接到输入或保存正常输出

< 把文件连接到标准输入，因而下面 wc 从输入流读内容，没有把 source.txt 当成文件名参数：

wc -l < source.txt

预期只显示数字 3，可能带有对齐空白。换成 wc -l source.txt 时，通常还会显示文件名。这里每条记录都以换行结束，因此 wc -l 的换行计数等于三行。

要保存匹配结果，可把 grep 的标准输出重定向到另一个新文件，再读取它：

grep 'beta' source.txt > matches.txt
cat matches.txt

grep 的匹配行进入 matches.txt，不会在执行第一行时直接显示；接着 cat matches.txt 才应显示 beta。若目标文件没有内容，不应立刻断言重定向坏了，也可能是模式未匹配或命令读取输入失败，需要结合错误信息与退出状态判断。

Shell 在命令主体运行前处理重定向。即使命令随后失败，目标文件也可能已经创建或清空。尤其不要把读取 source.txt 的命令再重定向回同一个 source.txt；保留原文件，并给结果选择另一个明确路径。

单独保存错误并检查重定向顺序

下面以新练习目录内不存在 absent-14.txt 为前提。ls 的找不到文件消息写入 stderr，用 2> 只把这个通道保存到 errors.txt：

ls absent-14.txt 2> errors.txt
cat errors.txt

运行 ls 时屏幕可能没有消息，随后 cat errors.txt 应显示找不到文件的诊断，具体文字依工具和语言环境变化。保存了错误并没有让 ls 成功；如果要检查它的退出状态，应紧跟 ls 检查，而不是等 cat 执行后再读取 $?。

Bash 中，命令 > all.txt 2>&1 可把两个输出通道指向同一个文件。2>&1 表示让描述符 2 复制描述符 1 当时的目的地，不是让 stderr 永久追踪 stdout 后续的变化：

ls absent-14.txt > all.txt 2>&1
cat all.txt

先处理 > all.txt，让 stdout 指向文件；再处理 2>&1，让 stderr 指向同一位置。所以本例的诊断也能由 cat all.txt 读到。这里没有正常列表输出，all.txt 仍可包含错误消息。

重定向从左到右处理。若改为 2>&1 > all.txt，stderr 先复制 stdout 原来的去向，之后只有 stdout 改到文件；在直接使用终端时，错误通常仍显示在屏幕上。如果原来的 stdout 已是另一个文件或管道，错误会去那个原目的地，不能一概称为“屏幕”。

2> 中编号和运算符应连在一起；写成 2 > 时，2 可能被当成命令的普通参数。文件路径若包含空格，应正确加引号，不要把带空格路径拆成多个参数。

用管道连接命令并理解状态

管道 | 把左边命令的 stdout 连到右边命令的 stdin。下面先筛选含 beta 的行，再统计这些行的换行数：

grep 'beta' source.txt | wc -l

本课数据应输出 1。普通 | 默认不把左边的 stderr 也送过去，因此错误消息可能仍出现在终端；看到右边打印数字，并不证明左边没有错误。

Bash 默认用管道中最后一个命令的退出状态作为整体状态。比如 grep 没有匹配行，wc -l 仍可正常输出 0，整体状态也可为 0；甚至前一阶段出现读取错误，后一阶段仍可能完成对空输入的计数。排查时应拆开各阶段，分别检查错误与状态。

若需要保留前面阶段的非零状态，可在合适范围内考虑 Bash 的 pipefail。开启后，整体状态取最右侧非零状态，全部成功才为 0；但“grep 没匹配”的状态 1 也会影响结果，仍需按业务含义解释。修改 Shell 选项前先了解当前设置，不要把它当成所有管道都应无条件启用的答案。

重定向改变命令与文件等通道的连接，管道连接命令之间的数据流。结果不符合预期时，先明确是 stdout、stderr 还是退出状态，再核对目标路径和处理顺序。

官方文档

文件描述符、覆盖与追加、从左到右的重定向规则，以及管道连接和 pipefail 状态，可查阅 man7 托管的上游 Bash(1) 手册的 REDIRECTION 与 Pipelines 部分，并核对本机 Bash 版本。